別励式直流発電機の特性

分励直流发电机の定義

分励直流発電機とは、フィールド巻線が外部電源によって供給される直流発電機を指します。

磁気または開放回路特性

フィールド電流（If）と無負荷時のアーマチュアで生成された電圧（E0）との関係を示す曲線は、DC発電機の磁気または開放回路特性と呼ばれます。この曲線のプロットは、分励式でも自励式でも実質的に同じです。この曲線はまた、DC発電機の無負荷飽和特性曲線とも呼ばれています。

図は、異なる固定アーマチュア速度でのフィールド電流に対する生成された起電力の変化を無負荷で示しています。高い一定速度では、曲線はより急になります。フィールド電流がゼロであっても、極にある残磁により小さな初期起電力（OA）が生じます。

一定のフィールド電流に対して無負荷電圧E0を与える分励式DC発電機を考えます。アーマチュア反応やアーマチュア電圧降下がない場合、電圧は一定のままでしょう。したがって、Y軸に定格電圧、X軸に負荷電流をプロットすると、曲線は直線となり、X軸に平行となります。ここでは、AB線が無負荷電圧（E0）を示しています。

発電機に負荷がかかった場合、電圧は主に以下の2つの理由で低下します。

• アーマチュア反応によるもの、

• 抵抗損失（IaRa）によるもの。

 内部特性曲線

分励式DC発電機の内部特性曲線は、無負荷電圧からアーマチュア反応による電圧降下を引いたものです。この曲線は、実際に生成された電圧（Eg）を示し、負荷電流とともにわずかに低下します。図中のAC線はこの曲線を表しており、分励式DC発電機の総特性とも呼ばれます。

外部特性曲線

分励式DC発電機の内部特性曲線は、無負荷電圧からアーマチュア反応による電圧降下を引いたものです。この曲線は、実際に生成された電圧（Eg）を示し、負荷電流とともにわずかに低下します。図中のAC線はこの曲線を表しており、分励式DC発電機の総特性とも呼ばれます。

分励式DC発電機の外部特性は、生成電圧（Eg）からアーマチュアの抵抗損失（Ia Ra）による電圧降下を引いたものです。

端子電圧(V) = Eg – Ia Ra。

この曲線は、端子電圧（V）と負荷電流との関係を示します。外部特性曲線は内部特性曲線よりも下方に位置します。図中のAD線は、負荷電流が増加するにつれて端子電圧（V）の変化を示しています。図からわかるように、負荷電流が増加すると端子電圧はわずかに低下します。この端子電圧の低下は、フィールド電流を増加させることで生成電圧を上げることで容易に維持できます。したがって、一定の端子電圧を得ることができます。

利点と欠点

分励式DC発電機は安定した動作と広い電圧範囲を提供しますが、外部電源が必要なためコストが高くなります。